温度压力补偿在生产计量中的应用

仪器仪表与应用 石 油 化 工 自 动 化．20D1．I：67 AUroM I^10N IN眄 【R a删 CAL INDLWrR~ 温度压力补偿在生产计量中的应用 陈广超，李 静，陈新义 (山东鲁南化肥厂，山东 腺州 277527) 摘要：温度、压力{卜偿是化工生产计量中的关键环节。山东鲁南化肥厂通过计算机及智能仪表实觋了对蒸汽、液氨计量 的温度、压力朴偿，并取得了廓燕的经验。 关键词：沮鹰压力补偿；计量；WP系列{望表 中圈分类号：T璃6；彻 3 文献标识码；B 文章编号：1G0"／-7324(2001)014]067~)4 成本考核已逐渐成为一个企业的生命线，而计 量是成本考核的基础，所以计量的准确性是成本考 核的关键。在计量过程中，有些介质受温度、压力 的影响很大，如蒸汽及各种气体等，对其体积流量 的计量必须进行温度、压力补偿。 鲁南化肥厂从 1998年 6月起，开始严格执行 成本考核的制度，考核产耗以计量数据为准。因此 更加重视计量的准确性和可靠性。 1 温度压力补偿原理 我们知道，法兰取压孔板用质量流量计算公式 为： q =o．01252a￡d (1) 1．1 温压补偿公式 由气体方程可知 ：R 式中 R——理想气体常数。 设给定条件( ，Po)下的气体近似理想气体， 则 学 ：‰：R ． · ． vo= P 帝 m m Po J。0 Vo 丽 卫： (2) Po l Po 又由式(1)得 q =0．01252,7 e d ~／l。0却 一 l|一| 一 一^／po一 TPo √ = √ ㈥ 式(3)就是温度、压力变化时的补偿公式。 1．2 压力补偿公式 当温度不变时，将 T= 代入式(3)，得压力 变化时的补偿公式； q √ (4) 1．3 温度补偿公式 当压力不变时，将 P=Po，代入式(3)，得温度 变化时的补偿公式： ‰=帅 √ (5) 1．4 体积流量与质量流量的转换关系式 由于 =口 ，且 q =qmpo，将其代入式 (3)得 g q v =√譬 因此卵= m√ = m√筹 c 2 计算机实现温度压力补偿 已有计算机的车间，实现温度压力补偿比较方 便，可以通过计算机设定计算公式，达到补偿目的。 2．1 液氨温度补偿 由于液氨密度受温度影响较大，必须加以校 正，第二氮肥厂原来耗液氨与实际相差很大，通过 计算机对密度进行了修正，大大减少了误差影响。 公式如下。 =口m[P∞+(P—P∞)] (7) 组态过程如下。 收稿日期：1999-11-02；修改稿收到日期：200 1O瑚 作者简介：陈广超(1968一)，男，山东曹县人，1991年毕业于南 京化工学院。工学学士．1994年至 1998年任山东鲁南化肥厂仪表车 间师．副主任，1998年至夸任仪表控制科科长，主要负责计算 机 、控制工程厦仪表等技木工作 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 石袖化工自动化 2∞1年 SI=T 实际温度 S2=P∞=0．6 对应 20℃时的密度 S，=[s1] 取整 S4=P (当S3=[S1]=[ ]时，对应密度P) S5=s4一S S6=S2+S5 S7=qm 对应2o℃的流量 sB=S7 2．2 蒸汽温度、压力补偿 在生产实际中，对于蒸汽或其他气体，必须同 时进行温度、压力补偿。如对过热蒸汽，由式(6)得 ／(273．15+To)(P+o、10133) n、 qp3po~[ 而 t J 式中 qm，po——分别为给定温度、压力(To，P0) 下的流量、密度。 编程过程如下： S1=To 给定温度 S2=S1+273．15 s，=P 实际压力 S4=S3+0．10133 S5=P0 给定压力 S6=S5+0、10133 S，=1／S6 S =T 实际温度 S9=S8+273．15 Sto=1／S9 Si1 $2S4S7Sto $12= St1 S1，= 给定温度、压力下的密度 S-4=qm 给定温度、压力下的体积流量 S =SHS13 SI2 即为实际温度、压力下的蒸 汽质量流量 2．3 体积流量温度、压力补偿 除蒸汽外，气体计量一般都用体积流量进行计 量，计算体积流量的温度、压力补偿公式如下： q ： g √ ：q ,／( p+o(2oT)+(pTo+) (9) 式中 To：273．15 Po=0．10133 MPa 编程(略) 3 仪表实现温度、压力补偿 能实现温度、压力补偿的仪表很多，如 肿 系 列仪表，日本山武 YF系列仪表，江都创杰 cz系列 仪表等。本文以WP系列仪表为例加以说明。 3、1 WP系列仪表质量流量计算公式 WP系列仪表便于进行温度、压力补偿，在该 厂蒸汽计量中应用较好，解决了全厂蒸汽计量的产 耗平衡问题，为厂里带来可观的经济效益。 WP系列仪表根据输入信号的不同，通过电子 器件，实现以下几类补偿计算 3．1、1 输入信号为羞压( )，温度补偿( )，压力 补偿(P) 1)Ap未开方时 二级参数设定：b1=2，b2=1，b5=0，dl≠0，d ≠0，d3~#0 一 级参数设定： ，,020，P^ 二级参数是仪表厂家出厂时规定的常数，是用 于定义输入信号具体情况的参数。例如 ：当输 入信号为△p未开方时，b2=1；△p已开方时，b2= 2。其他类同。 一 级参数中的 p∞为 2o℃时介质密度；P^ 为 测量点大气压力；K为仪表常数。 由于生产实际中通常以 2o℃，1个大气 压作为标准工况，则由式(2)得 P：p2o． (10) P ’— 了可一 代人式(1)得 o．o·252a e d2√ ·却 K (1l 式中 K=0．01252a￡d ，即为仪表常数。 2)Ap已开方时 二级参数设定：b1=2，b2=2，b5：0，d1≠0，d ≠0，d3≠0 一 级参数设定：K，P∞，p^ 则计算公式为 K · (12 3、1、2 输入信号为流量(口l，)，温度补偿( )，压力 补偿(p) 二级参数设定：61=2，62=0，b5=0，dl≠0，d ≠0，d3#0 一 级参数设定：K，p∞，pA 没有补偿时的计算公式 g =Kp 需温压补偿时，可将式(1o>代人上式得 q~=Kp2o"K ， (13) — 丽 j!一’ ¨ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 l期 陈广超等 温度压力补偿在生产计量中的应用 式中 —_{ 表常数。 3．1．3 输入信号为频率(，)，温度补偿( )，压力补 偿(p) 二级参数设定：6．=2，62=0， ：0，dl≠0，d2 ≠0，如≠0 一 级参数设定：K，P∞，P^ 没有补偿时的计算公式 = ·P， (14) 需温度压力补偿时，将式(1O)代人上式得 = 3．6 ～ ,O2o ·fq ) m ’ — 矿 。 ll 3．2 K的算法 在 WP系列仪表中，只有一级参数中的仪表常 数 需要计算，其他参数设定都是根据说明上 的规定要求来设定的。 随输入信号的不同，其数 值不同；但在相同的输入信号和相同的工程单位 下， 是一个常数。 3．2．1 输入信号为线性 1)输入单位为质量流量单位(如：t／h)时 K= 1； 2)输入单位为体积流量单位时，仪表常数 可根据相应的质量流量计算公式求出，如例 1。 例 l 涡街流量计测量气体，线性输入，无补偿，无 报警。 系统有关数据如下。 流量输入：4—20mA；量程为0—20 ／h； 气体密度(p)：0．928 k 。 根据公式 ‰ ：KP qv得 = = =1．077 586 2q 0 928 一 v一 ． ×20— 3．2．2 输入信号为频率 1)已知频率式流量变送器的系数 A，可由仪表 厂家给定的专用公式计算 ，如例2。 例 2 旋涡流量仪测量液氨．频率输入，温度朴偿。 系统有关数据如下。 液氨密度(p，15 时)：0．617 55 ／m3 量程：0—10t／h K=l8．667脉冲／升 根据公式： = · ： 10 ×18．667=302．17 2)变送器的 值来知，可根据相应的质量流 量公式(11)、(12)、(13)、(14)、(15)算出。如例3。 例3 涡街铡量气体，频率输入，无补偿。当频率 ， =1．111 kHz时，为最大流量郎 450 I／h，P=0．85 ／m3 据式(14)得 3．6 qm ‘P， 即 K- =7．5548 3．2．3 输入信号为未开方的差压 a)根据相应的质量流量计算公式求出 值， 见例4。 例4 孔板测量一高压蒸汽流量，差压输入，压力、 温度补偿。 系统有关数据如下。 差压变送器：4—20 mA，量程为0—80 kPa 压力变送器：4—20mA，量程为0—5 MPa 热电偶：K 0—600℃ 工作点大气压：P^=0．08 M 20℃密度：彻 =12．29 kg／ 工作压力：P=2．5 MPa 工作温度：T=400℃ 流量： =50 t／h 据式(11)得 q = ／ 2o" ( m ( 20 r + f。 T o) "p ． ． ． ．． ． ． ．． ． ． ．． ． ． ．． ． ．． ． ． ． ．． ． ． ．． ． ． ． ． ．． ， ． ．． ． ． ．． ． ．： ! ：!．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．． ．．一 一 ~／ ．．． ．2 73．15熏+20 2．5 +0．08 K：0．478872 b)根据计算公式求出 值。 据公式 q =K√P△p 当q 单位为公斤每小时，△p单位为兆帕时 K=3．995口￡d2 当 qm单位为公斤每小时，△p单位为千帕时 K：0．1264口E 当qm单位为公斤每小时，△p单位为毫米永柱 (1mmH20=9．8 Pa) K=0．01251口E d 时 。：口。 ；卢= d 。0=0．5960513+0．5213088 +0．006722261B 一 1．766438fls+0．04691144／~B+⋯ (经验公式) B=r104／／~D)。。 式中 ——质量流量测量值； 。——实际流量系数； 维普资讯 http://www.cqvip.com 石油化工自动化 2001正 。0——光管流量系数； 一 直径比； e——流束膨胀系数； 工作条件下的孔板内径； D——工作条件下的管道内径； — — 管道粗糙度修正系数； R ——雷诺数。 3．3 温度、压力补偿在WP系列仪表上的实现过 程 下面举例说明。 用孔板测量一高压蒸汽流量，差压输入，压力、 温度补偿。 系统有关数据如下。 差压变送器：4—20nlA，量程为0～60 kPs 压力变送器：4～20 nlA，量程为0—5 MPa 温度变送器：4—20mA，量程为0—4(10℃ 大气压力：P^ =0．1 IdPa 3．3 1 K值计算 当补偿压力 P=5 IdPa，补偿温度 T=400℃ 时，最大瞬时流量 q =200 t／h，仪表选型为 一 [803．0s-ACA。 由于 P恕压=P襄压 p^ =5+0．1=5．1 IdPa 据 P=5．1 hiPs，T=4(10℃时，查过热蒸汽密度表 得 p=17．7053 ， 根据公式 q =K △p 得 K=_竺= ,／pAp 置： ： 194 l7．7晒3x0．06 3．3．2 参数设定 按 SET出现(cLK)，设定(cIK)=132，同时按 下SET键和△键，30 s后，仪表即进入二级参数设 定。 二级参数设定 参数 m pH CA／CAt／CAA DP DCA 设定值 0．1 400 0 5 0 O．艏 0 7 3 3 退出二级参数设定，按压 SET键进入一级参 数设定。 一 级参数设定： 4 结束语 生产实际中，温度、压力补偿在流量控制上使 用较少，但是在对流量计量上不能不用。通过几年 来的实际应用，证明温度、压力补偿是成本考核的 必要环节，有了它才能保证计量的准确性、公正性、 权威性。特别是向外单位供应介质计量中，温度、 压力补偿已经为我厂取得了可观的经济效益。 “DCS。现场总线、调节阀学习班”将在成都举办 为了配合科技人员的继续工程教育，成都有机硅研究中心与重庆华林集团公司决定于2001年9月中 旬在成都(九寨沟)联合举办一期“集散系统(DCS)、现场总线、调节阕学习班”。讲课为：集散系统原 理、构成、选型及应用实例；现场总线和现场总线控制系统(FCS)；调节阀计算、选型及应用。教材选 用《集散系统原理与应用》、《调节阕计算、选型、应用》。特邀成都有机硅研究中心罗秋生高工、重庆华林集 团公司总经理明赐东高工、刘伟教授、李大荣高工主讲。学习班为期 l2天，学费(含资料费)1080元／人。 要求参加的单位请与蔡澄宇联系，电话0931-7584358；或与重庆青木关青兆下街l3 华林公司李继民联系， 电话：023-65603962，邮编：401334。 重庆华林集团公司 李继民 维普资讯 http://www.cqvip.com